《乔治·史蒂芬森:从煤矿工人到铁路之父的传奇人生》 New

一、苦难中成长的童年与少年

在英国工业革命的浪潮下,乔治·史蒂芬森于12岁就踏入了煤矿这个艰苦的世界。当时的他,就像一只小小的工蚁,在纽卡斯尔以西的布莱克卡莱顿煤矿赶马转动卷扬机排水。这是一个充满危险和艰辛的工作,小小的身躯要驾驭庞大的马匹,让它们带动卷扬机工作,这需要极大的耐心和勇气。💪

随后,他又来到父亲干活的杜莱伯恩煤矿做助理锅炉工。锅炉房里,高温弥漫,煤灰飞舞,但他却要熟练地将煤铲入蒸汽机的燃烧炉,以保持蒸汽上升。这项工作看似简单,实则关乎整个煤矿的运转,稍有差池,就可能引发严重的事故。之后,他在另外两个煤矿担任锅炉工,积累了丰富的经验。

到了17岁时,他已经能够在纽卡斯尔以西几英里泰恩河畔的沃特罗负责操作一台新的抽水机了。这一路走来,他经历了无数的磨难,但这些磨难也成为了他成长的基石。🧐

二、自学成才的技能达人

尽管不识字,乔治·史蒂芬森学会了做这一系列工作所必需的技能。直到1799年18岁时,他才学会了读书和写字,所以他的作品总是显得生硬。然而,这并没有阻碍他对知识的渴望和对技能的追求。

在不多的闲暇时间里,他像一个勤劳的小蜜蜂一样,制作靴子,修理鞋子,还修理钟表以贴补家用。这种多面手的能力,让他在生活的重压下也能维持家庭的生计。到了1801年,20岁的他成为刹车手并负责纽卡斯尔西北部布莱克卡莱顿矿山的多利坑道的卷扬蒸汽机,每周收入1英镑。虽然工资微薄,但他努力存下了足够的钱来结婚。这对一个出身贫寒的人来说,是多么不易的事情啊!💰

不过,他的婚姻之路并非一帆风顺。第一次和第二次求婚都失败了,直到第三次才总算成功,他于1802年11月与大他12岁的佣人范妮·亨德森结婚。他们的儿子罗伯特于一年后的1803年10月出生。这一刻,对于乔治来说,是生活中的甜蜜时光,家庭的温暖是他继续奋斗的动力源泉。👨‍👩‍👧

三、命运的无情打击

可惜的是,范妮患有肺病。在那个医疗条件落后的年代,患有肺结核的成年人中大约有一半会因为无法医治而死去。1805年,他们刚出生的女儿在仅仅存活了3周后就夭折了,范妮也在第二年春天去世。这对乔治来说,无疑是巨大的打击,就像晴天霹雳一般。😢

悲痛欲绝的他不得不雇了一个管家来照顾3岁的罗伯特,自己为了谋生向北走了200英里的路,到敦提东北部北海的蒙特罗斯,在那里的一个纺织作坊操作一台博尔顿和瓦特造的蒸汽机。这一年多的时间里,他节省下了28英镑(相当于今天的2000英镑或2900美元)。这是他用汗水换来的辛苦钱,也是他重新站起来的资本。

然而,命运似乎并没有打算放过他。他的父亲在一次蒸汽机事故中被烫伤,导致眼睛失明。作为儿子,乔治毫不犹豫地用他的积蓄偿还了父亲的债务,并赡养老人度过余生。这份孝心让人感动,但也反映出他生活的艰辛。👨‍👧‍👦

四、对蒸汽机深入骨髓的理解

除了烧煤驱动蒸汽机之外,乔治还有着独特的学习方式。他在星期六机器闲置的时候将机器拆开再按原样安装回去,通过这个方法来检查每个部件以便了解其功能。这种对机械的执着探索,就像一个科学家对待自己的实验对象一样认真细致。他对蒸汽机添煤,运行、操作、拆除和修理机器,逐渐对机器构造和机制有了透彻的了解,甚至比那些受过正规教育的专业工程师还要精通。

那些和他一起做事的人,包括专业人士,发现他诊断引擎故障的能力之高让人觉得不可思议,他摆弄蒸汽机的时候真是得心应手。这就像是他与蒸汽机之间有着一种特殊的默契,能够读懂它的每一个“心思”。🔧

五、解决矿井难题的英雄时刻

1811年,当安装在基林沃思煤矿一个新矿井上的一台气压蒸汽机未能排出不断挖深的矿井里的积水时,乔治的机会来了。矿主们一个接一个地雇了好几个技师来改进蒸汽机,但都没有成效:矿井仍然被积水淹没。人们私下议论说,整个矿井都得放弃。但是乔治却不这么认为,他仔细研究了这个有着很大驱动柱的蒸汽机并得出结论:是其冷水注入系统不足,这意味着蒸汽机无法形成一个充足的真空,因此导致动力不足。

虽然他只是蒸汽机的操控员,但其他人都无法解决问题,矿主只好求助于他。乔治大胆地使蒸汽压力从每平方英寸5磅增加到10磅。怀疑者对此嗤之以鼻,特别是当蒸汽机如此有力地转动横梁使得整个机房都感觉震动时,乔治感觉机器“在屋子里跳动”。这个情景让人生畏,但两天之后,井里的积水被抽干了,蒸汽机的运作也变得平稳。这一刻,乔治成为了矿工们心中的英雄,他也因此获得了10英镑的奖励。🎉

六、职业生涯的新高度

第二年,“大联盟”这个具有强大影响力的矿主联合会,将乔治提升为首席工程师,负责他们所有煤矿的机械运营。他们给了乔治100英镑(相当于今天的6300英镑或9000美元)的年薪。这笔薪水很快变成一份固定的预付金,乔治成了行业里的顾问。这标志着他的职业生涯达到了一个新的高度,从一个普通的煤矿工人变成了备受尊敬的工程师。💼

除了对蒸汽机的透彻把握之外,乔治的另一个秘密武器是他的儿子罗伯特。罗伯特接受正式教育的条件是,他在学成之后要回来教他的父亲。完成了工程师培训的罗伯特,在后来的日子里与自己的父亲进行了合作。父子俩齐心协力,在工程领域创造出了更多的奇迹。👨‍👨‍👦

七、蒸汽机车的创新发明

1814年,乔治建造了他的第一台蒸汽机车——“布卢彻号”。他参考了布兰金索普获得专利的齿轮传动式轨道,但为了避免使用专利许可的成本,他采用了光滑的车轮并且翻边的车轮。这是一种非常巧妙的创新,既解决了技术问题又节省了成本。这台蒸汽机车于1814年7月25日呼啸着开过乔治在怀勒姆出生时住过的小屋,这一场景充满了历史意义。

加洛韦写道:“两天后,蒸汽机车在一条铁路上进行了实验……铁路的坡度约为每450英尺内升高1英尺。除了其自身重量外,蒸汽机车拖着8个满载的车厢,总重量约30吨,以每小时4英里的速度前进,并且在那之后继续有规律地运行。”这表明乔治的蒸汽机车已经具备了一定的实用性。紧接着,另一台相似的蒸汽机车很快就被造了出来。晚年的乔治高兴地回忆起这两辆蒸汽机车的诞生:“我在基林沃思煤矿制造了第一个火车头,用的是拉文斯沃思勋爵的钱。是的,拉文斯沃思勋爵和其他合伙人(矿主‘大联盟’)是第一个把钱交给制造机车引擎的人……我们把火车头称为‘我的勋爵号’。我告诉我的朋友们说,如果配套工程可以做到的话,这种蒸汽机的速度是没有限制的。”

八、安全矿灯的发明争议

乔治·史蒂芬森还为充满易燃气体的煤矿发明了安全矿灯。不过,他的这个发明故事颇具争议性。他的安全矿灯效果很好,但在化学家汉弗莱·戴维更为人所熟知的发明之前就已经出现。戴维的灯使用了金属丝网,而乔治的灯则是在金属管上打了一排细孔,两盏矿灯的工作原理相同:油灯的火焰点燃了少量易燃气体,这些气体透过网眼进入灯的内部,网状物足以冷却点燃的气体,防止火焰从斗篷烧到矿井中。

戴维是5种元素——钡、钙、硼、锶和镁——的发现者,他是英国皇家学会的讲师,后来成为会长。戴维因为这个发明获得了2000英镑的奖金(相当于今天的13.23万英镑或18.8万美元)。颁给戴维这一奖项激怒了“大联盟”和纽卡斯尔的其他煤矿业主,他们知道乔治的发明享有优先权。作为回应,他们为乔治筹集了1000英镑的奖励,在之前乔治还获得了100英镑的安慰奖。这种争议反映了当时科学界和工业界对于荣誉和利益的争夺,但无论如何,乔治的发明对煤矿的安全起到了至关重要的作用。💡

九、铁路基础设施的发展挑战

尽管“布卢彻号”和“我的勋爵号”证明了火车头的功效,但铁路的基础设施仍然限制了蒸汽机车的发展。19世纪早期的铸铁比现在的铸铁更加不纯且脆弱,经常在重型蒸汽机车的碾轧下断裂。因此,单截的轨道必须做得很短,大约只有3英尺长,而这又造成了许多不稳定的连接点。一直到1828年,乔治建起的英国第一条主要的铁路,在铁轨之间还留有马路,线路的总运输量中还有43%的吨位是用马来拉的,这就意味着铁轨必须支撑在石块上而不是与枕木相连,使得铁轨难以保持对齐。

尽管存在着局限性,但铸铁轨道满足了新技术的一个典型特征的要求,即降低了成本:铁路运输费用低于马队或马车运输。例如,在邓弗姆林铁路线发表于1815年的一个记载中,我们知道“在过去的5年内,煤炭通过铸铁铁路线被运到福斯(河)用于外运,而这种运输方式现在可以省下不少于100匹马的运力。”在当时,英国国内消耗了1300万吨的煤炭,铁路运输的发展对于煤炭产业有着巨大的推动作用。🚂

十、锻铁轨道的兴起与应用

1820年之前,一位名叫约翰·伯金肖的诺森伯兰郡铁路工程师发明了一项专利,能够锻造出15英尺长的形式多样的锻铁轨道——这种铁轨能够承受蒸汽机车的撞击和碾轧的重量,从而开始取代铸铁轨道。苏格兰工程师罗伯特·史蒂文森是作家罗伯特·路易斯·史蒂文森的祖父,曾经当过“快乐的杰克”的学生。他在一份关于修建新铁路的报告中赞扬了这种新材料:“在坎伯兰郡的廷德费尔,在卡莱尔勋爵的矿区,有3英里半的(锻铁铁轨)已用了大约8年的时间,那里还有2英里的铸铁轨道,相比之下,锻铁铁路在各方面都效果更好。”他还补充说:“它不仅成本比铸铁铁路便宜得多,而且不大容易发生事故。”

乔治·史蒂芬森认识到这种新材料的长远价值,在1821年给这位苏格兰工程师写信说:“那些铁轨在这个群体里非常受欢迎,我认为锻铁轨道会在很短的时间内取代铸铁铁轨。锻铁轨道为我们的蒸汽机车铺就了一条很好的轨道,因为与其他轨道相比,其接头比较少。”乔治非常喜欢这种新的锻铁轨道,他在设计斯托克顿和达灵顿之间的第一条使用蒸汽机车的公共铁路时,推荐使用锻铁轨道,哪怕这个建议让他仍然在生产旧的铸铁轨道的公司失去了一大单生意。这种做法体现了他对技术创新的执着追求,他更关注的是铁路事业的整体发展,而不是个人的眼前利益。

发表评论

人生梦想 - 关注前沿的计算机技术 acejoy.com